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长春西门子中国授权代理商DP电缆供应商
1 . 概述
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随着PLC的推广普及,PLC产品的种类和数量越来越多,而且功能也日趋完善。近年来,从美国、日本、德国等国引进的PLC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列、上百种型号。PLC的品种繁多,其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同,适用场合也各有侧重。因此,中国变频器维修网认为合理选择PLC,对于提高PLC在控制系统中的应用起着重要作用。
1 机型的选择
PLC机型选择的基本原则是,在功能满足要求的前提下,选择、维护使用方便以及性能价格比的优化机型。
在工艺过程比较固定、环境条件较好(维修量较小)的场合,建议选用整体式结构的PLC;其它情况则选用模块式结构的PLC。
对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中,一般其控制速度无须考虑,因此,选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。
而在控制比较复杂,控制功能要求比较高的工程项目中(如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等),可视控制规模及复杂程度来选用中档或机。其中机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。
对于一个大型企业系统,应尽量做到机型统一。这样,同一机型的PLC模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理;同时,其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发;此外,由于其外部设备通用,资源可以共享,因此,配以上位计算机后即可把控制各立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制系统,这样便于相互通信,集中管理。
2 输入/输出的选择
PLC是一种工业控制系统,它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程,工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。
通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数,并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程,从而驱动各种执行机构来实现控制。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离,为了确保这些信息的正确无误,PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要,一般情况下,PLC都有许多I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其它一些特殊模块,使用时应根据它们的特点进行选择。
2.1 确定I/O点数
根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时,应再增加10%~20%的备用量,以便随时增加控制功能。对于一个控制对象,由于采用的控制方法不同或编程水平不同,I/O点数也应有所不同。
2.2 开关量输入/输出
通过标准的输入/输出接口可从传感器和开关(如按钮、限位开关等)及控制(开/关)设备(如指示灯、报警器、电动机起动器等)接收信号。典型的交流输入/输出信号为24~240V,直流输入/输出信号为5~240V。
尽管输入电路因制造厂家不同而不同,但有些特性是相同的。如用于错误信号的抖动电路;免于较大瞬态过电压的浪涌保护电路等。此外,大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。
在评估离散输出时,应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多,但可能比在外部安装熔丝耗资要少。
2.3 模拟量输入/输出
模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力,并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为-10~+10V、0~+10V、4~20mA或10~50mA。
一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口,因而可接收低电平信号,如RTD、热电偶等。一般来说,这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混号。
2.4 特殊功能输人/输出
在选择一台PLC时,用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定如定位、快速输入、频率等 。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有特殊的有助于大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据,从而使CPU从耗时的任务处理中解脱出来。
2.5 智能式输入/输出
当前,PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的输入/输出模块。一般智能式输入/输出模块本身带有处理器,可对输入或输出信号作预先规定的处理,并将处理结果送入CPU或直接输出,这样可提高PLC的处理速度并节省存储器的容量。
智能式输入/输出模块有高速计数器(可作加法计数或减法计数)、凸轮模拟器(用作编码输人)、带速度补偿的凸轮模拟器、单回路或多回路的PID调节器、ASCII/BASIC处理器、RS—232C/422接口模块等。
随着科技的不断进步,PLC的种类日益繁多,功能也逐渐增强。文章中尽管归纳了一些选用PLC的方法,但在实际工作中还一定要依据实际情况做出适当的调整,以便设计出满足期望的控制系统。



PLC的编程语言与一般计算机语言相比,具有明显的特点,它既不同于语言,也不同与一般的汇编语言,它既要满足易于编写,又要满足易于调试的要求。目前,还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的其编程语言都具有以下特点图形式指令结构:程序由图形方式表达,指令由不同的图形符号组成,易于理解和记忆。系统的软件已把工业控制中所需的立运算功能编制成象征图形,用户根据自己的需要把这些图形进行组合,并填入适当的参数。在逻辑运算部分,几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图,很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示,它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系,很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等,一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示,虽然象征性不如逻辑运算部分,也受用户欢迎,明确的变量常数:图形符相当于操作码,规定了运算功能,操作数由用户填人,如等中的变量和常数以及其取值范围有
简化的程序结构:的程序结构通常很简单,典型的为块式结构,不同块完成不同的功能,使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念
简化应用软件生成过程:使用汇编语言和语言编写程序,要完成编辑、编译和连接三个过程,而使用编程语言,只需要编辑一个过程,其余由系统软件自动完成,整个编辑过程都在人机对话下进行的,不要求用户有高深的软件设计能力。强化调试手段:无论是汇编程序,还是语言程序调试,都是令编辑人员的事,而的程序调试提供了完备的条件,使用编程器,利用和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等,并在软件支持下,诊断和调试操作都很简单。
总之的编程语言是面向用户的,对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。
1 目的和任务
侧墙龙门式双头自动点焊机是80年代初从东德引进,用于铁路车辆冷藏车侧墙板与侧墙立柱的全自动点焊。由于该设备运行的时间长,元器件损耗严重且缺少备件,故障率不断提高,直接影响正常的生产过程,因此决定在维修该设备机械系统的同时进行电器系统的重新设计,并采用的可编程控制器PLC控制整个系统的运行。
图1所示为侧墙板与侧墙立柱连接的焊点分布示意图,设备的主要功能就是实现全部焊点的连续自动化焊接过程。图中标出了全部焊点的连续自动化焊接的运行步进路线。
该设备的机械装置采用龙门架结构,整个龙门架可沿安装在车间地坪上专设的铁轨纵向运行,当龙门架按图1所示方向纵向步进运行时,可实现逐个侧墙立柱的顺次焊接。龙门架上安装有可横向运行的小车,小车上载有两台电阻焊变压器和焊接电及其液压升降装置。两台阻焊变压器可实现一次分时焊接两个点,当小车按图1所示方向(即沿侧墙立柱方向)横向步进运行时,可实现每个侧墙立柱上所有焊点的顺次焊接。小车由一台1.5kW的减速制动电动机通过传动轴带动运行。
2 控制系统组成
2.1 焊接装置
焊接控制装置由焊接变压器、焊接电、主电力回路和点焊控制器等组成。焊接变压器是原东德海林道夫提供的,型号为VPA2×160。采用单面点焊技术。每台变压器都安装有两个电,一个焊接,一个辅助电(盲),分别由液压装置驱动其升降。
一台变压器的焊接回路原理如图2所示,其中V1、V2为主电力开关。焊接循环和焊接规范的控制采用上海产的Medweld.200S电阻焊控制器,它是一种采用Z180微处理器控制的单相电阻焊控制器,它不仅控制性能优良,还提供有启动焊接(300—01、300—02)、焊接结束(902)、故障/报警(903)等信号,且易与PLC输入/输出接口。
2.2 龙门架运行系统
原东德的龙门架运行系统采用直流电动机调速,电路复杂,改造后的龙门架运行系统采用富士G9系列变频器带动一个四三相异步电动机,再通过减速器、伞齿轮到龙门架两侧的传动工作轴上,通过变频器的输出可进行无级调速。目前调定的速度有三种:即快速(50Hz)、慢速(30Hz)和减速(20Hz)。
2.3 其它辅助装置
包括液压控制装置、冷却器、风机系统、故障检测和保护系统等。液压控制装置由一个三位四通电磁阀、双止回阀、压力继电器、减压阀、压力表组成,其任务是控制电升降和调节电压力。
冷却水、风机系统用来冷却焊接变压器和主电力器件V1、V2,并利用流量传感器检测水量信号,只有这些信号正常时才允许自动焊接。
故障信号包括变频器故障、PLC故障、焊接控制系统故障等,当其中任一故障出现时都将引起自动焊接程序的终止。
2.4 PLC控制系统
根据设备原有的功能和改造后新加入的功能,该控制系统共有70个输入点,42个输出点,所以选本OMRON(立石)公司的C200H模块式可编程控制器,并匹配输入、输出模块。一台 C200H的CPU模块可扩两台扩展装置,母板单元分十槽、八槽和五槽,系统多可提供480个输入/输出点。C200H系统内部有九类继电器单元,内部辅助继电器单元3536个,定时/记数器512个,采用梯形图编程,指令系统丰富、编程方便,还具有数据处理和运算指令。
根据要求,该PLC系统由一个10槽母板、一个CPU模块、5个ID212输入模块(每块16点)、2块OC225继电器输出的输出模块(每块16点)、1块ID212晶体管OC门的输出模块(16点)和1块OC224接点(不互相共地,共8点)的继电器输出的输出模块所组成,各模块在母板的分布如图4所示。各模块的地址与安装在母板插槽的位置有关,它们之间可以互换。各模块的类型、地址安排(通道号+通道内顺序号)、以及外接器件对焊机的类型和作用如表1和表2所示。
表1中所有输入模块的型号均为ID212,其中005通道中,龙门架轨迹选择开关根据侧墙立柱的距离的不同有两种选择,实质上是选择龙门架的其中一组步进距离的光电开关进行位置检测。小车轨迹选择和焊点数选择相配合,以选择每根侧墙立柱所需的焊点数。小车步进距离的检测是由两组接近开关组成的。当选择上轨迹时,实际是选择其中一组接近开关进行位置检测,此时可选焊点数为40和32;选择下轨迹时可选焊点数为44、36和28点。
3 系统的控制软件设计
根据该系统的要求,通过分析,可把侧墙龙门式双头自动点焊机的PLC控制系统的运行状态分为手动、自动和故障三种状态。由于系统中相互连锁关系较多,动作循环过程较复杂。通过对其原理、动作顺序进行深入剖析可将整个系统的PLC控制软件设计分为手动、自动、故障处理、显示驱动和综合输出驱动五大模块来解决。各模块间的关系如图5所示。
手动部分主要用于焊前调整,其主要功能包括小车左右行、龙门架前后慢行、龙门架前后快行、电升降、水泵、风机运行等。故障部分主要用于焊机某一部分出现故障时。锁定自动焊接程序,使焊接过程不可进行,同时允许某些手动功能的运行,以便进行相应的调试和维修,各种生活污水处理设备,无阀过滤器,环保配件价格优惠油缸缸筒、液压油缸、橡塑机械、叉车、喷塑、汽车空调压缩机、结晶器铜管总成、护栏、除尘设备、金刚石钻头、无缝钢管、橡塑保温、接线端子、输送机保护、防爆灯、液压件、耐腐泵代理销售、油缸、液压缸、活塞杆、电脑剥线机、MBR膜生物反应器、自洁式空气过滤器使故障的排除加方便。显示屏驱动模块是用户的指示界面,它主要的功能是用来显示每块墙板的焊点数计数和所焊工件数计数。综合输出模块是手动功能和自动功能的终驱动模块,手动功能和自动功能的程序模块中利用PLC的内部资源作为中间继电器,来记忆程序运行的各种中间状态。综合输出模块的输出是根据这些中间继电器的状态在每个扫描周期内进行刷新。
自动功能是整个控制软件中为复杂的一部分,也是整个软件设计的,图6给出了自动功能简化的状态流程图。其主要动作顺序的特点是在龙门架步进运行循环中包含小车步进运行的循环而实现逐个侧墙立柱和逐个焊点的全自动焊接过程。全自动焊接的结束条件是龙门架前行到达前行的限位置后,龙门架快回到原位停止。
4 结束语
用C200H可编程控制器对进口全自动侧墙双头龙门点焊机进行技术改造后,并经投入使用两年多的实践,工作、性能优良。且改造后的元器件替代容易方便,用户反应良好。由此证明,用性高、编程容易的PLC对一些早期进口的设备的电器控制系统进行改造是提高设备运行效率和利用率的一种行之有效的方法。
power型式之ext base,使用时需计算Base Power 是否足够提供extension I/O 使用。
Extension base (A1S5X B(S1)) 之(S1) 表示ext base 右侧具有ext bus port,可连接下个ext. base。若ext base 规格为(A1S5X B),则无ext port,,无法继续串接其它ext base。
常用特殊UNIT
TYPE 型名 说明
High-Speed Counter
(高速计数器) A1SD61
A1SD62 可接收高频入力讯号
61 type:50kpps(max)
62 type:100kpps(max)
A/D Convert Unit A1S64/68AD 可接收外部4/8组类比(A:~ 20mA/解析度6000,V:~ +/- 10V/ 解析度12000)讯号
D/A Convert Unit A1S62DA 输出类比讯号至外部devcie
bbbbbbbb CTL. Uni
(位置控制器) A1SD75P1/P2/P3-S3 1~3 Axis,可外接step/servo motor
A1SD75M1/M2/M3 SSCNET 接线使用
Computer bbbb Unit
(计算机) A1SJ71UC24 –R2/R4 (A) R2 type:RS232
R4 type:RS422 or RS485 port x 19200 bps(MAX)
A1SJ71QC24 –R2/R4 (QnA) 同上
Ethernet Unit
(乙太网路) A1SJ71E71– B5-S3 (A)
A1SJ71QE71-B5 (QnA) 10 BASE 5,10Mbps,~ 2500m,同轴线
NET/ B AJ71AT21B (A) 2线式
NET/ II A1SJ71AP/AR21 (A)
AJ71AP/AR21 (QnA) AP:光纤
AR:同轴
NET/10 A1SJ71LP/LR/BR21 (A)
AJ71QLP/LR/BR21(QnA) LP:光纤,LR:双回路同轴,
BR:同轴
CC-bbbb Master A1SJ61BT11 (A)
A1SJ61T11 (QnA) 三线式,目前较常使用之Remote I/O network。
NET/ MINI-S3 A1SJ71PT32-S3 三线式/光纤,早期之Remote I/O network,目前以停产。PDP-I Fab 使用
NET/ IO-bbbb A1SJ51T64 早期之Remote I/O,目前甚少使用
转换端子台(32点I/O) cable:AC05~100TB(0.5m~10m)
端子台:A6TBXY36
C.C-bbbb 常用Remote I/O unit
品名 规格 说明
Master unit A1SJ61BT11 (AnS)
A1SJ61T11 (QnAS)
端子式入力unit AJ65SBTB1-16D 16点 ,DC24 ,7mA, 1.5ms
AJ65SBTB1-32D 32点 ,DC24 ,5mA , 1.5ms
端子式出力unit AJ65SBTB1-16T 16点 ,DC12/24V ,7mA, 1.5ms(应答time)
AJ65SBTB1-32T 32点 ,DC24 ,5mA, 1.5ms
端子式入出力unit AJ65SBTB1-16DT 入力8点 , DC24V , 7mA
出力8点 , DC24V , 0.
AJ65SBTB1-32DT 入力16点 , DC24V , 7mA
出力16点 , DC24V , 0.
AD/DA AJ65SBT-64AD V:+/- 10v,A:0~20Ma
AJ65SBT-62DA V:-4000~4000,A:0~4000
注:AJ65S BTB1-16D1 之 S 表示 small 型式。1 表示response time 较快之型式。
GOT (操作显示器)
GOT BODY
品名 规格 说明
A985GOT A985GOT-TBA-B
A985GOT-TBD-B 800x600 / 256色 / 12”TFT / AC100~240入力(TBA),/ DC2V入力(TBD)
A975GOT A975GOT-TBA-B
A975GOT-TBD-B 640x480 / 256色 / 10”TFT / AC100~240入力(TBA),/ DC2V入力(TBD)
A970GOT A970GOT-TBA/TBD-B 640 x 480 / 10”TFT / 16色
A970GOT-SBA/SBD 640 x 480 / 10”STN / 8色
A970GOT-LBA/LBD 640 x 480 / 10”STN / 黑白
A960GOT A960GOT-EBA/EBD 640 x 400 / 9”EL / 2色
A956GOT A956WGOT-TBD 480x234 / 7” TFT / 256色
注:
A985 (12”)/ A975/A970/A960 (10”) 为大型GOT,A956GOT(7”)为中型GOT
TBA 为AC100 ~ AC240 V 入力,TBD 为 DC24V 入力型式。
Display screen type:TB @:TFT / SB @:STN / EB @:EL 型式
GOT 配件
品名 规格 说明
Comm. I/F A9GT-BUSS GOT BUS type
A9GT-BUS2S GOT BUS type 接续用
A9GT-RS2 / 4 计算机RS232 /RS422 连接用
A7GT – J71LP23
A7GT – J71BR13 Net10 / 光纤
Net10 / 同轴
A8GT-J61BT13 /15 C.C bbbb 用
Memory A9GT-FNB/1M~8M A/FX 用,mem:1M~8M
A9GT-QFNB/1M~8M A/FX/QnA,mem:1M~8M
bus cable AC06B~AC50B 0.6m ~ 5m (A/QnA)
QC06B~QC100B 0.6m ~ 10m (Q)
A8GT-C100/200/300Ebbb 10m ~ 30m (目前已停产) (A/QnA)
GOT接续cable A8GT-C100/200/300BS GOT间接续用,10m ~ 30m (A/QnA)
A9GT-QC150/200/250/300
/350BS GOT间接续用,10m ~ 30m (Q)
注:
GOT bus 长距离连接cable (A8GT-CXXXEbbb) 目前已停产,替换规格为(A8GT-CXXXEbbb-1),实为GOT间续cable (A8GT-CXXXBS) + convert cable(A8GT-EXCNB),其中convert cable 需接在plc侧。
Comm. I/F (A8GT-BUS2S) 之”2” 为GOT具有IN/OUT接续port。1个PLC 可连接至多3台bus I/F之GOT 且bus cable总长需少於36m。
Comm. I/F (A8GT-BUSSU)之”U”表I/F board 安装於GOT 背面上方之bus port,Comm. I/F (A8GT-BUSS)表I/Fboard安装於GOT 背面下方之bus port。
GOT 需 install memory 才具R/W PLC program 之功能。A900GOT 可R/W PLC program,其中write功能需以” instruction list” 方式edit 。A800GOT
PLC network
Network 机能 适用plc
c.c bbbb Plc remote i/o 网路,至多可连接64局,入出力达2048 点,512个 word,baudrate由156kbps(1200m)~10M bps(100m) 主局待机,子局切离,自动复归。
Melsecnet/B 双绞线,125Kbps(1Km)~1Mbps(100m) AnS / QnAS/A/QnA
Melsecnet/II 光纤 /同轴,1.25Mbps(max),loop-back A / QnA /QnAS
Melsecnet/10 光纤 /同轴,10Mbps(max),loop-back,Hot/Stand by remote contorl(QnA/Q2AS),floating master A2AS/QnAs/AnU/QnA
注 :网路单元 NET /B 类似OMR之PC -bbbb , NET /II 类似OMR之SYSMAC bbbb ,
NET /10 类似OMR之CTL. bbbb ,各NODE间可SHARE 网路元件(B/W)。
常用unit DC5V耗电量统计
Unit 耗电量(Ma) Unit 耗电量(Ma)
Q2ASHCPU-S1 700 A1SD75P1/P2/P3 700
A2USHCPU-S1 320 A1SD61/62 350/100
A1SX40/41/42 50/80/160 A1SJ71QLP/LP21 650
A1SY10/40/41/42 100/270/520/930 A1SJ71QLR/LR21 1140
AJ65SBTB1-16D/32D 35/45 A1SJ71AP/AR21 330/800
AJ65BTB1-16T/32T 50/65 A1SJ71PT32-S3 340
AJ65BTB1-16DT 50 A1SJ71QE71/E71-B5 350 /350
A1SJ71UC24-R2/R4 100/100
摘要:介绍可编程控制器在工业控制领域的应用以及PLC在应用过程中,要保证正常运行应该注意的一系列问题,并给出一些合理的建议。
关键词:PLC 工业控制 抗干扰 布线 接地 建议
一、简述
多年来,可编程控制器(以下简称PLC)从其产生到现在,实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制的进步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高,成为工业控制领域的主流控制设备,在各行各业发挥着越来越大的作用。
二、PLC的应用领域
目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业,使用情况主要分为如下几类:
1.开关量逻辑控制
取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2.工业过程控制
在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
3.运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用的运动控制模块,如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4.数据处理
PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
5.通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展,现在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
三、PLC的应用特点
1.性高,抗干扰能力强
高性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了的抗干扰技术,具有很高的性。使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统将高的性。
2.配套齐全,功能完善,适用性强
PLC发展到今天,已经形成了各种规模的系列化产品,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3.易学易用,深受工程技术人员欢迎
PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。
4.系统的设计,工作量小,维护方便,容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时日常维护也变得容易起来,重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。
四、PLC应用中需要注意的问题
PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备,一般不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用。然而,尽管有如上所述的性较高,抗干扰能力较强,但当生产环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈,或安装使用不当,就可能造成程序错误或运算错误,从而产生误输入并引起误输出,这将会造成设备的失控和误动作,从而不能保证PLC的正常运行,要提高PLC控制系统性,一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力;另一方面,要求设计、安装和使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题:
1.工作环境
(1)温度
PLC要求环境温度在0~55oC,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大。
(2)湿度
为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。
(3)震动
应使PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时,采取减震措施,如采用减震胶等。
(4)空气
避免有腐蚀和易燃的气体,例如、等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。
(5)电源
PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在性要求很高或电源干扰特别严重的环境中,可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端,当输入端使用外接直流电源时,应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源,由于纹波的影响,容易使PLC接收到错误信息。
2.控制系统中干扰及其来源
现场电磁干扰是PLC控制系统中常见也是易影响系统性的因素之一,所谓治标先治本,找出问题所在,才能提出解决问题的办法。因此知道现场干扰的。(1)干扰源及一般分类
影响PLC控制系统的干扰源,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,其原因是电流改变产生磁场,对设备产生电磁辐射;磁场改变产生电流,电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因),这种共模干扰可为直流,亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种干扰叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。
(2)PLC系统中干扰的主要来源及途径
强电干扰
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化,开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边。
柜内干扰
控制柜内的高压电器,大的电感性负载,混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。
来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信息之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。
来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统将无法正常工作。
来自PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
变频器干扰
一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰,引起电网电压畸变,影响电网的供电质量;二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰,影响周边设备的正常工作。
3.主要抗干扰措施
(1)电源的合理处理,抑制电网引入的干扰
对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,还可以在电源输入端串接LC滤波电路。如图1所示
(2)安装与布线
● 动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线,如在同槽内,分开捆扎交流线、直流线,若条件允许,分槽走线,这不仅能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到限度。
● PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载,如功率较大的继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路。
● PLC的输入与输出分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。
● 交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。
(3)I/O端的接线
输入接线
● 输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。
● 输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开。
● 尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。
输出连接
● 输出端接线分为立输出和公共输出。在不同组中,可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。
● 由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板。
● 采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。
● PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。
(4)正确选择接地点,完善接地系统
良好的接地是保证PLC工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个,其一为了,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将大。
此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内又会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。